(57)【要約】【課題】簡易な構成であっても、成膜品質の向上を実現し、且つ、材料ガス消費量の抑制を実現した気相成長装置及び気相成長方法を提供する。【解決手段】本発明に係る気相成長装置５０は、サセプタ１２の面内から鉛直方向に隆起するように、円柱型の形状を有したサセプタ凸状部位１２ａが複数設けられている。各サセプタ凸状部位１２ａの先端は、基板１０を載置することができ、サセプタ凸状部位１２ａに対して１対１で基板１０が載置される構成となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室と、
複数の基板を、当該基板の成膜対象面を上記反応室の内部空間に露出させて保持するように構成された、上記反応室の内部に配置されている基板保持部と、
上記反応室の内部において少なくとも一部分が上記基板保持部と対向する位置にある供給ヘッドであって、上記基板保持部に保持された上記複数の基板における成膜対象面に対向する側の面を有していて、当該面から上記反応室の内部に向けて反応ガスをシャワー状に供給する供給ヘッドを有するガス供給部と、
上記基板保持部を介して上記基板を加熱するためのヒータとを備えており、
上記基板保持部における上記供給ヘッドとの対向領域には、各上記基板をその先端部分で保持するように構成された複数の突起部が、当該突起部同士が互いに間隔をあけて設けられていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
上記基板保持部には、上記反応室の内部に供給された上記反応ガスを上記反応室の外部に排気するために外部と連通する複数の排気孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
上記供給ヘッドの上記面のうち、上記成膜対象面と対向する領域のみに、上記反応ガスを噴出する複数の噴出孔が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
上記供給ヘッドの上記面には、当該面から上記基板保持部に向けて隆起した壁部が設けられており、
上記突起部の上記先端部分に上記基板が保持された状態において、上記壁部は、上記突起部における突起方向に沿った面である側面から所定の距離を隔てて、当該突起部を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか１項に記載の気相成長装置を用いて、上記突起部の上記先端部分に保持した上記基板の成膜対象面に薄膜を気相成長させることを特徴とする気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造に用いる気相成長装置及び気相成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤや半導体レーザー、太陽電池の製造方法として、トリメチルガリウムやトリメチルアルミニウム等の有機金属ガスと、アンモニア、ホスフィン、アルシン等の水素化合物とを原料として化合物半導体薄膜を形成するＭＯＣＶＤ法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相蒸着法)が行なわれている。ＭＯＣＶＤ法は、原料ガスを反応炉内に導入して混合させ、基板上で熱反応させることにより基板上で薄膜形成するものである。
【０００３】
この方法を用いる気相成長装置として、ＭＯＣＶＤ装置がある。ＭＯＣＶＤ装置は、膜厚、膜質の面内均一性が良いという利点があり、半導体製造業界においてよく用いられている装置である。ＭＯＣＶＤ装置は一般的に、反応ガスやパージガスを導入するガス供給系と、基板１０をその内部に設置し、供給されたガスとともに加熱し、基板１０上で反応させることで成膜処理を行なう反応炉、反応炉で使用されたガスを無害化しながら外部へ排気する除害排気系から構成されている。種類としては、ガスを基板１０に対して横方向から導入して、横向きの流れを用いて成膜する横型ＭＯＣＶＤ装置と、縦方向から導入する縦型ＭＯＣＶＤ装置がある。
【０００４】
縦型ＭＯＣＶＤ装置の中で特にシャワー導入型のＭＯＣＶＤ装置は、面内に複数のガス導入孔を設けたシャワーヘッドを介して、反応炉内で、その面内に均一にガスを導入することで、基板１０上を流れるガスの流速分布がより少なくなり、高品質な膜を均一に形成させることができるといわれている。
【０００５】
以下、従来のシャワー導入型のＭＯＣＶＤ装置における反応炉周辺の構成について説明する。図１０は、従来のＭＯＣＶＤ装置の一例の構成を説明する図である。
【０００６】
図１０のように、反応炉１２１には、反応炉１２１へガスを供給するためのガス供給ライン１２２と、反応炉１２１からガスを排気するためのガス排気ライン１２３が接続されている。
【０００７】
ガス供給ライン１２２の上流側は、配管が分岐し、材料ガスを供給する材料ガス源１２４とパージガスを供給するパージガス源１２５に接続され、材料ガス源１２４とパージガス源１２５の近傍には、それぞれにバルブ１２６が設置されている。このバルブ１２６の切り替えによって、材料ガス或いはパージガスを、選択し供給することができる。また、上記ガス供給ライン１２２には、流量制御手段１２７が設置されている。この流量制御手段１２７によって、反応炉１２１に供給する手前で、配管内を流れるガスの流量を制御することができる。
【０００８】
一方、ガス排気ライン１２３から下流側には、反応炉１２１内部のガスを一定の圧力で引き出すための真空ポンプ１２８が接続され、さらに、排ガス処理装置１２９が連結されており、ガスは反応炉１２１の外部へ排出され、ガス排気ライン１２３を通り、排ガス処理装置１２９で処理される構成となっている。また、反応炉１２１内部においては、基板１３０を載置するためのトレイ１３１と、さらにトレイ１３１を載置するサセプタ１３２が設置されている。基板１３０は、成長開始前に予め、反応炉１２１外部でトレイ１３１に搭載され、基板１３０搭載後のトレイ１３１は、図示しないトレイ搬送手段によって、反応炉１２１内部に搬入され、サセプタ１３２上に設置される。また、反応炉１２１内部上壁側には、複数のガス導入孔を備えたシャワーヘッド１３３が、ガスの噴出し面がサセプタ１３２と対向して設置されており、反応炉１２１外部に設置された流量制御手段１２７によって、ガス供給ライン１２２を流れるガスの流量を制御しながら、反応炉１２１内部において、シャワーヘッド１３３の面内のガス導入孔から均一にガスを導入する構成となっている。
【０００９】
また、サセプタ１３２の下部近傍には、ヒータ１３４が設けられ、サセプタ１３２を介してトレイ１３１と基板１１０を加熱することができる。さらに、サセプタ１３２の下部には、アクチュエータを用いた回転手段１３５が設置されており、サセプタ１３２をその回転軸１３６で支持しており、サセプタ１３２を回転させながら成長を行なうことができる。
【００１０】
成長時においては、材料ガス源１２４からガス供給ライン１２２を介して反応炉１２１に材料ガスが導入され、反応炉１２１内でシャワーヘッド１３３により、シャワー状になって基板１３０上に供給されながら、ガスの流れは上流側のサセプタ１３２の内周部から下流側の外周部へ掛けて流れる。
【００１１】
また同時に、サセプタ１３２を回転手段１３５によって回転させ、ヒータ１３４によって、サセプタ１３２を加熱することで、熱伝導によりトレイ１３１及びその上に搭載された基板１３０を加熱する。このようにガスが上流から下流に流れる過程で、基板１３０上での気相化学反応が促進されることにより、基板１３０上に薄膜形成を行なう。以上が従来のシャワー導入型のＭＯＣＶＤ装置の構成である。
【００１２】
このようなＭＯＣＶＤ装置を含めた気相成長装置を使用する生産現場においては、製品の歩留まりに繋がる成膜品質が重視されると同時に、装置の稼働率を高めながら効率的に、安定した歩留まりを長期間維持しつづけることが重要となる。
【００１３】
しかしながら、このような従来のシャワー導入型の気相成長装置においては、シャワーヘッド１３３からのガスの噴出しは面内で均一にすることは比較的容易であるが、サセプタ１３２の面内に設置された基板１３０上のガスの流路において、内周部と外周部でガスの流速及び濃度の分布が生じるという問題がある。これは、シャワーヘッド１３３のガス噴出し面からのガスの流出量は、サセプタ１３２の内周部と外周部の領域で一定であるが、基板１３０上のガスの流路においては、サセプタ１３２の下流側となる外周部へ向かうにつれて、ガス導入孔の数が増えるため、流れるガスの流量が累積されていくことによる。
【００１４】
サセプタ１３２の面内においてガスの流速分布や濃度分布が生じると、基板上での気相化学成長にも分布が生じ、成膜特性が著しく損なわれる。また、複数の基板を同時に処理する場合においては、基板間の特性のばらつきを生じさせることになる。
【００１５】
特に近年、装置開発において、半導体製造の生産効率を高めるため、基板の搭載数が増加する傾向があり、トレイやサセプタを含めた反応炉の大型化が進んでいる。基板の搭載数を確保するために、大型のサセプタに内周部から外周部にかけて、一面に数十枚の基板を搭載する例も多く見られる。
【００１６】
内周部と外周部に流速や濃度の分布があれば、当然ながら同一の成膜条件にも関わらず基板間の膜質の差異が生じることになる。これは基板の搭載数が増え、サセプタが大型化すればするほど、基板間の成膜の特性差異が大きくなることになる。また、サセプタと反応炉が大型化すれば、体積が増え、使用する材料ガスの量が著しく増加する。
【００１７】
このように、この問題の生産へ与える悪影響は計り知れなく、歩留まり品質だけでなく生産コストにも及ぶこととなる。
【００１８】
また、問題を解決する方法として、例えば、基板やサセプタを回転させることによって、ガスの流速や濃度分布の影響を基板上で平均化する方法が採用されているものもある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００８―４１７０１号公報（２００８年２月２１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、回転機構が設けられているため、機構が複雑化し、設計上の制約が生じたり、設置スペースが必要となったりなど、設計コストの増加や装置が大型化するという問題があった。
【００２１】
また、近年の基板の搭載数増加に伴うサセプタの大型化においては対応しきれず限界であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、回転機構を設けることなく、サセプタの内周部と外周部でガスの流速や濃度の分布を無くし、成膜品質を大幅に向上させ、また、処理能力向上のためサセプタへの基板の搭載数が増えても基板間の成膜特性に差異を生じさせることの無い気相成長装置及び気相成長方法を提供することである。
【００２３】
すなわち、本発明に係る気相成長装置は、上記の課題を解決するために、反応室（反応炉）と、複数の基板を、当該基板の成膜対象面を上記反応室の内部空間に露出させて保持するように構成された、上記反応室の内部に配置されている基板保持部と、上記反応室の内部において少なくとも一部分が上記基板保持部と対向する位置にある供給ヘッドであって、上記基板保持部に保持された上記複数の基板における成膜対象面に対向する側の面を有していて、当該面から上記反応室の内部に向けて反応ガスをシャワー状に供給する供給ヘッドを有するガス供給部と、上記基板保持部を介して上記基板を加熱するためのヒータとを備えており、上記基板保持部における上記供給ヘッドとの対向領域には、各上記基板をその先端部分で保持するように構成された複数の突起部が、当該突起部同士が互いに間隔をあけて設けられていることを特徴としている。
【００２４】
これにより、サセプタの内周部と外周部でガスの流速や濃度の分布を無くすことができ、成膜品質を大幅に向上させることができる。
【００２５】
具体的には、上記構成によれば、サセプタに複数の突起部が設けられており、突起部のそれぞれの先端部分に、成膜対象面を有する基板が保持される構成となっている。そのため、従来のようにサセプタ上に平面的に並べた基板を成膜する構成と比較して、個々の基板に供給される反応ガスの供給条件（供給環境）、すなわち成膜条件、を均一化することができる。
【００２６】
つまり、サセプタの内周部に配置された突起部に保持された基板は、当該基板に対向する供給ヘッドの領域（これを内周部対応領域と称することがある）から供給される反応ガスを受けて成膜が進む。一方、このとき内周部対応領域から供給されながらも当該成膜に供さなかった反応ガスは、当該突起部と、これに隣接する突起部との間で形成される流路を流れることになり、同時進行で成膜される他の基板の成膜に影響を及ぼすことを著しく抑制することが可能となる。
【００２７】
そのため、従来構成の場合、極端な例を挙げれば、サセプタの外周部に配置された基板には、当該外周部に対応する供給ヘッドの領域（これを外周部対応領域と称することがある）から供給される反応ガスに加えて、供給ヘッドの内周部対応領域から供給された反応ガスが、当該基板の成膜に関与するため所望の成膜を得ることが難しい。これに対して、本発明に係る気相成長装置は、上記の構成を具備することにより、或る基板の成膜に供する反応ガスが別の基板の成膜に影響することがないため、サセプタの内周部と外周部との間に流速や濃度の分布（差）が生じない。すなわち、複数の基板を一度に成膜する場合であっても個々の基板間で成膜条件を均一化することができる。これにより、基板同士の膜質の差異が生じず、全ての基板において成膜品質を大幅に向上させることになる。
【００２８】
また、このように個々の基板間で成膜条件を均一化することができることから、処理能力向上のためにサセプタへの基板の搭載数を増加させる場合にも、何ら問題なく対応することが可能となる。
【００２９】
また、本発明に係る気相成長装置は、上記の構成に加えて、上記基板保持部には、上記反応室の内部に供給された上記反応ガスを上記反応室の外部に排気するために外部と連通する複数の排気孔が設けられていることが好ましい。
【００３０】
これにより、或る基板の成膜に供する反応ガスが別の基板の成膜に影響することをより一層抑制することができる。
【００３１】
また、本発明に係る気相成長装置は、上記の構成に加えて、上記供給ヘッドの上記面のうち、上記成膜対象面と対向する領域のみに、上記反応ガスを噴出する複数の噴出孔が設けられていることが好ましい。
【００３２】
これにより、別の基板の成膜に供する反応ガスによる影響を抑えることができ、所望の成膜を容易に実現することができる。
【００３３】
また、成膜対象面に対向する領域以外ではガスを噴出させる必要がないため、反応ガスの消費量を大幅に抑えることができる。
【００３４】
また、本発明に係る気相成長装置は、上記の構成に加えて、上記供給ヘッドの上記面には、当該面から上記基板保持部に向けて隆起した壁部が設けられており、上記突起部の上記先端部分に上記基板が保持された状態において、上記壁部は、上記突起部における突起方向に沿った面である側面から所定の距離を隔てて、当該突起部を囲むように形成されていることが好ましい。
【００３５】
これにより、別の基板の成膜に供する反応ガスによる影響がほぼ無くなり、所望の成膜が容易に実現される。
【００３６】
また、壁部は、突起部における突起方向に沿った面である側面から所定の距離を隔てて、当該突起部を囲むように形成されていることより、ガスを流す領域(空間)が最小限に縮小できるため、ガスの消費量を大幅に抑えることができる。
【００３７】
また、本発明に係る気相成長方法は、上記の構成を具備した気相成長装置を用いて、上記突起部の上記先端部分に保持した上記基板の成膜対象面に薄膜を気相成長させることを特徴としている。
【００３８】
このように、本発明に係る気相成長方法は上記の構成を具備した気相成長装置を用いて行なわれることから、上述したように、サセプタの内周部と外周部でガスの流速や濃度の分布を無くすことができ、成膜品質を大幅に向上させることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係る気相成長装置は、以上のように、反応室と、上記反応室の内部に配置されており、複数の基板を、当該基板の成膜対象面を上記反応室の内部空間に露出させて保持するように構成された基板保持部と、上記反応室の内部において少なくとも一部分が上記基板保持部と対向する位置にある供給ヘッドであって、上記基板保持部に保持された上記複数の基板における成膜対象面に対向する側の面を有し、当該面から上記反応室の内部に向けて反応ガスをシャワー状に供給する供給ヘッドを有するガス供給部と、上記基板保持部を介して上記基板を加熱するためのヒータとを備えており、上記基板保持部における上記供給ヘッドとの対向領域には、各上記基板をその先端部分で保持するように構成された複数の突起部が、当該突起部同士が互いに間隔をあけて設けられていることを特徴としている。また、本発明に係る気相成長方法は、以上のように、上述した構成を具備する気相成長装置を用いて行なわれることを特徴としている。
【００４０】
これにより、基板保持部（サセプタ）の内周部と外周部でガスの流速や濃度の分布を無くすことができ、成膜品質を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る気相成長装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る気相成長装置の要部であるサセプタの構成を示した斜視図である。
【図３】図２に示したサセプタの部分断面図である。
【図４】本発明に係る気相成長装置の要部であるサセプタの作用を説明するための断面図であり、反応炉（反応室）内部の構成を示した断面図である。
【図５】本発明の気相成長装置における実施効果を示す概略図である。
【図６】本発明に係る気相成長装置の他の実施形態の構成を示す断面図であり、反応炉（反応室）内部の構成を示した断面図である。
【図７】本発明に係る気相成長装置の他の実施形態の構成を示す断面図であり、反応炉（反応室）内部の構成を示した断面図である。
【図８】本発明に係る気相成長装置の他の実施形態の構成を示す断面図であり、反応炉（反応室）内部の構成を示した断面図である。
【図９】本発明に係る気相成長装置の他の実施形態の構成を示す断面図であり、反応炉（反応室）内部の構成を示した断面図である。
【図１０】従来の気相成長装置の装置構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
〔実施の形態１〕
本発明に係る気相成長装置の一実施形態について、図１〜図５を参照しつつ以下に説明する。
【００４３】
図１は、本実施形態における気相成長装置の構成を示している。本実施形態における気相成長装置は、上述したようにＭＯＣＶＤ法を用いて化合物半導体薄膜を形成することができる装置である。そのため、図１に示すように、気相成長装置５０には、反応炉１（反応室）と、サセプタ１２（基板保持部）と、ガス供給部２と、ガス排気部３と、ヒータ１４を備えている。サセプタ１２及びヒータ１４は、反応炉１内部に配設されており、反応炉１内部に材料ガス（反応ガス）及び／またはパージガスを供給するガス供給部２と、反応炉１内部に供給された材料ガス及び／またはパージガスを反応炉１外部に排気するガス排気部３とはそれぞれ、一部の構成が反応炉１内部と外部とを連通させるかたちで配置されている。
【００４４】
上記反応炉１は、従来周知の構成を具備したものを使用することができる。
【００４５】
上記サセプタ１２は、反応炉１内において、成膜対象物である基板１０を保持するとともに、ヒータ１４による基板１０の加熱に関して、均熱化させるために設けられている。基板１０は、反応炉１内部においては、トレイ１１に搭載された形で配置されるため、サセプタ１２は、正確には、基板１０が搭載されたトレイ１１を載置している。本発明に係る気相成長装置は、このサセプタ１２に特徴的構成がある。詳細は後述する。
【００４６】
上記ガス供給部２には、反応炉１へガスを供給するためのガス供給ライン２０と、ガス供給ライン２０の上流側に配設された分岐配管に接続された、材料ガスを供給する材料ガス源４と、パージガスを供給するパージガス源５と、シャワーヘッド１３（供給ヘッド）とが設けられている。
【００４７】
ここで、材料ガス源４及びパージガス源５のそれぞれの近傍には、それぞれにバルブ６が設置されている。このバルブ６の切り替えによって、材料ガスまたはパージガスを、選択し供給することができる。また、ガス供給部２には、流量制御手段７が設置されている。この流量制御手段７によって、反応炉１に供給する手前で、配管内を流れるガスの流量を制御することができる。材料ガス及びパージガスについては、特に制限はなく、従来周知のものを用いることができる。
【００４８】
また、上記シャワーヘッド１３は、反応炉１内部上壁側において、サセプタ１２の面内に対向して配設されている。シャワーヘッド１３には、複数のガス導入孔（不図示）が散在していて、各ガス導入孔からガスを噴射することによって反応炉１内にシャワー状にガスを供給することができる。反応炉１外部に設置された流量制御手段７によって、ガス供給ライン２０を流れるガスの流量を制御しながら、反応炉１内部において、シャワーヘッド１３から均一にガスを導入する構成となっている。
【００４９】
上記ガス排気部３には、反応炉１からガスを排気するためのガス排気ライン３０と、真空ポンプ８と、排ガス処理装置９とが設けられている。真空ポンプ８は、ガス排気ライン３０から下流側に接続され、反応炉１内部のガスを一定の圧力で引き出す。真空ポンプ８によって反応炉１の外部へ排出されたガスは、ガス排気ライン３０を通って、排ガス処理装置９で処理される構成となっている。
【００５０】
上記ヒータ１４は、サセプタ１２の下部近傍に設けられており、サセプタ１２を介してトレイ１１と基板１０を加熱することができる。
【００５１】
次に、本発明の特徴的構成であるサセプタ１２について、その詳細を説明する。
【００５２】
図２は、本実施形態の気相成長装置５０に設けられたサセプタ１２の斜視図である。サセプタ１２は、その特徴として面内から鉛直方向に隆起するように、円柱型の形状を有したサセプタ凸状部位１２ａ（突起部）が複数設けられている。以下、サセプタ１２におけるサセプタ凸状部位１２ａに隣接する非隆起領域を底面と記載することがある。
【００５３】
各サセプタ凸状部位１２ａの先端には、基板１０を載置することができるようになっており、サセプタ凸状部位１２ａに対して１対１で基板１０が載置される構成となっている。
【００５４】
ここで、基板１０は、実際には、トレイ１１に搭載された状態で、サセプタ凸状部位１２ａの先端に載置される。すなわち、基板１０は、成長開始前に予め、反応炉１外部でトレイ１１に搭載され、基板１０搭載後のトレイ１１が、図示しないトレイ搬送手段によって、反応炉１内部に搬入される形態である。従って、反応炉１内部に搬入されたトレイ１１及び基板１０が、上記トレイ搬送手段によって、サセプタ凸状部位１２ａの先端に設置される。
【００５５】
図３は、図２の部分拡大図である。図３に示すように、薄膜成長時においては、図１に示す材料ガス源４からガス供給部２を介して反応炉１に材料ガスが導入され、反応炉１内でシャワーヘッド１３のガス導入孔（不図示）から、均一にシャワー状になって基板１０上に供給される。基板１０上に供給されたガスは、図３に示すように、そのままサセプタ凸状部位１２ａの側面に沿って真下に降下し、サセプタ１２の上記底面に到達した後、横方向に下流のサセプタ１２の外周部へ向けて流れる。
【００５６】
この時、サセプタ１２にサセプタ凸状部位１２ａが設けられていることで、基板１０上では、サセプタ１２の内周部から外周部に向けてガスの流速変化の影響を殆ど受けることはなく、基板１０上でガス導入孔直下の流速及び濃度の同一条件を満たすことになる。
【００５７】
この状態で、ヒータ１４によりトレイ１１と基板１０を加熱することで、基板１０上での気相化学反応が促進されることにより、基板１０間の特性の差異無く、均一で高品質な成膜が可能となる。
【００５８】
本実施形態においては、サセプタ凸状部位１２ａは、トレイ１１と略同じ径を有するように構成されている。これにより、上述したように反応ガスをサセプタ１２の底面に流すことができるとともに、トレイ１１を安定して載置することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、径はトレイ１１よりも小さく構成されたものであってもよく、形状も本実施形態のように円柱に限られない。
【００５９】
ここで、図４は、成長時におけるサセプタ１２とシャワーヘッド１３の設置位置の関係を示すものである。
【００６０】
図４のように、成長時においては、基板１０とシャワーヘッド１３面との間隔ｄ１とサセプタ１２の下面とシャワーヘッド１３面との間隔ｄ２との関係において、以下の関係が成立するようにｄ１或いはｄ２が設定される。
【００６１】
ｄ１＜ｄ２／２
これは、サセプタ１２の下面とシャワーヘッド１３面との間隔ｄ２が、ガスが主要に流れる流路の高さとなるため、その中央のｄ２／２となる位置の流速が最大となるためであり、基板１０とシャワーヘッド１３面との間隔ｄ１は、ｄ２／２に対し、薄膜成長が可能な範囲でできるだけ小さくする、或いはｄ２をｄ１に対し、できるだけ大きくなるよう設定することが望ましい。
【００６２】
ここで、本実施形態においては、サセプタ凸状部位１２ａはサセプタ１２と一体的に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、サセプタ１２とサセプタ凸状部位１２ａとが別体で構成されており、例えばサセプタ凸状部位１２ａにおけるサセプタ１２との対向面に挿入用の突起が１つまたは複数形成されており、サセプタ１２に設けられた１つまたは複数の設置穴に挿入することによって、両者を連結させるような構成であってもよい。
【００６３】
従来の気相成長装置と、本実施形態の気相成長装置におけるサセプタの中央部から外周部における基板上でのガス流速の変化の様子を比較した結果を、図５に示す。
【００６４】
従来の気相成長装置では、図９に示したように、サセプタ１３２の中央部から外周部に向かうに従い、基板１３０上での横向きのガス流速が次第に増加する（図５中の破線）。これに対して、本実施形態の気相成長装置５０では、図５中に実線で示すように、サセプタ１２の中央部から外周部のいずれの領域においても略均一に保たれており、サセプタ１２の中央部からの距離には殆ど依存しない。
【００６５】
以上のように、本実施形態における気相成長装置によれば、サセプタ１２の底面からに複数のサセプタ凸状部位１２ａが突出したかたちで設けられており、サセプタ凸状部位１２ａのそれぞれの先端に、トレイ１１に搭載された基板１０が保持される構成となっている。そのため、従来のように平面状のサセプタ上に並べた基板を成膜する構成と比較して、個々の基板に供給される反応ガスの供給条件（供給環境）、すなわち成膜条件、を均一化することができる。
【００６６】
具体的には、サセプタ１２の或る位置に配置されたサセプタ凸状部位１２ａに保持された基板１０は、当該基板１０に対向するシャワーヘッド１３の領域から供給されるガスを受けて成膜が進む。一方、このときに当該基板１０及びその近傍に提供されながらも成膜に供さなかった反応ガスは、当該サセプタ凸状部位１２ａと、これに隣接するサセプタ凸状部位１２ａとの間で形成される流路を流れることになり、同時進行で成膜される他の基板１０の成膜に影響を及ぼすことを著しく抑制することが可能となる。
【００６７】
そのため、従来構成の場合、或る基板の成膜に本来は用いられるはずの反応ガスが、成膜に供されることなく、そのままサセプタの表面を流れて、別の基板（本来は当該反応ガスが成膜に関与しないはずの基板）の成膜に影響する虞がある。これに対して、上述した本実施形態の構成によれば、或る基板の成膜に関与するはずの反応ガスが別の基板の成膜に影響することがなく、当該反応ガスは、隣接するサセプタ凸状部位１２ａとサセプタ凸状部位１２ａとの間に形成される流路を流れてサセプタ１２上からの除かれる。また、サセプタ凸状部位１２ａを設けることによってこのような作用が生じるため、従来問題となっていたサセプタの内周部と外周部との間に流速や濃度の分布（差）が生じない。すなわち、複数の基板を一度に成膜する場合であっても個々の基板間で成膜条件を均一化することができる。これにより、基板同士の膜質の差異が生じず、全ての基板において成膜品質を大幅に向上させることになる。
【００６８】
また、このように個々の基板間で成膜条件を均一化することができることから、処理能力向上のためにサセプタへの基板の搭載数を増加させる場合にも、何ら問題なく対応することが可能となる。
【００６９】
尚、本実施形態では、図１に示すように、平板状のヒータ１４が、サセプタ１２の下面に設けられている構成であるが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ヒータ１４は、サセプタ１２のサセプタ凸状部位１２ａの先端を効果的に加熱することができるような構造をなっていてもよい。一例としては、ヒータ１４の一部分がサセプタ凸状部位１２ａの軸芯部分を通るような突出部分を有していてもよい。
【００７０】
〔実施の形態２〕
本発明に係る他の実施形態について、図６及び図７に基づいて説明すれば以下の通りである。尚、本実施形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
【００７１】
図６は、本発明に係る気相成長装置の第２形態の構成における要部の構成を示す断面図である。図７は、図６に示した構成の部分斜視図である。
【００７２】
本発明の第２形態は、サセプタ１２の底面にガスを排出する複数のガス排出孔１７（排気孔）を設置するものである。図６で示すように、サセプタ１２の底面において、サセプタ凸状部位１２ａの周囲にガス排出孔が均等に設置されている。
【００７３】
成長時においては、反応炉１内でシャワーヘッド１３のガス導入孔から、均一に基板１０上に供給されたガスは、図７に示すように、サセプタ凸状部位１２ａの側面に沿って真下に降下し、そのままサセプタ１２の底面に設置されたガス排出部１８（図６）を通り、外部に排出される。
【００７４】
この時、サセプタ１２におけるサセプタ凸状部位１２ａの根幹部周囲にはガス排出孔１７が均等に設置されているため、それぞれの基板１０上をガスは、基板１０の中央部から外周部に放射状のベクトルを保ちながら均等に通過する。この状態で気相化学反応が促進されることにより、基板１０間の特性の差異無く、更に均一で高品質な成膜が可能となる。
【００７５】
〔実施の形態３〕
本発明に係る他の実施形態について、図８に基づいて説明すれば以下の通りである。尚、本実施形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
【００７６】
図８は、本発明に係る気相成長装置の第３形態の構成を示している。
【００７７】
本発明の第３形態は、実施の形態１の気相成長装置に具備されたシャワーヘッド１３（図４）に代えて、サセプタ凸状部位１２ａの上面に対向する領域のみにガス導入孔が形成されたシャワーヘッド１３´を具備している。
【００７８】
図８で示すように、サセプタ１２に対向するシャワーヘッド１３の面内において、ガスをシャワー上に導入するガス導入孔は、サセプタ凸状部位１２ａの直上に対向する領域であるガス噴出エリア１３ａのみに設置されている。尚、本願明細書においては、ここでいう「対向する」は、完全に対向している領域のみのほか、それと同等の効果を奏する実質的に対応している領域も含むものとする。
【００７９】
成長時においては、反応炉１内でシャワーヘッド１３´のガス導入孔から、均一に基板１０上に供給されたガスは、同様にサセプタ凸状部位１２ａの側面に沿って真下に降下し、サセプタ１２の底面を通り、外部に排出されるが、シャワーヘッド１３´からガスが供給される部分は、ガス噴出エリア１３ａに限定されるため、基板１０上以外の領域にはガスは供給されなくなり、使用するガスを効率的に少量に抑えることができる。
【００８０】
これにより、基板１０間の特性の差異無く、均一で高品質な成膜が可能であるだけでなく、材料ガスの消費量を大幅に抑えることができ、生産性を向上させることができる。
【００８１】
〔実施の形態４〕
本発明に係る他の実施形態について、図９に基づいて説明すれば以下の通りである。尚、本実施形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
図９は、本発明に係る気相成長装置の第４形態の構成を示している。
【００８３】
本発明の第４形態は、ガス導入手段において、サセプタ凸状部位１２ａの上面に略対向する部位に、サセプタ凸状部位１２ａの側面を流れるガスの流路の間隔を一定に保つ円筒型のガス導入ガイド１９（壁部）を設置するものである。図９で示すように、サセプタ１２に対向するシャワーヘッド１３の面内において、ガスをシャワー状に導入するガス導入孔は、サセプタ凸状部位１２ａの直上に略対向する部位近傍にのみ設置されており、さらにその周囲には、ガスの流れる領域においてサセプタ凸状部位１２ａの側面との間隔を一定に保つように円筒型のガス導入ガイド１９がサセプタ凸状部位１２ａの周囲を覆うように設置されており、基板１０とシャワーヘッド１３面との間隔ｄ１と、ガス導入ガイド１９の長さＬとの関係において、ｄ１＜Ｌとなるようにｄ１或いはＬが設定される。
【００８４】
成長時においては、シャワーヘッド１３のガス導入孔から、均一に基板１０上に供給されたガスは、円筒型のガス導入ガイド１９の内側とサセプタ凸状部位１２ａの側面との間隔を一定に保ちながら、サセプタ凸状部位１２ａに沿って真下に降下し、サセプタ１２の底面を通り、外部に排出される。
【００８５】
これによって、基板１０上以外の領域にガスは供給されないだけでなく、隣の基板１０領域へのガスの流れの干渉と基板１０上以外の領域への流出を防ぐことができるため、更に効率よく、使用するガスはより少量に抑えることができる。
【００８６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８７】
尚、本発明は次の点を特徴としていると換言することができる。すなわち、本発明に係る気相成長装置は、
（１）反応炉内にガスをシャワー状に導入する複数のガス導入孔を設けたガス導入手段と、基板を載置するトレイと、該トレイを載置し均熱化させるサセプタと、該サセプタを加熱するヒータを備えた気相成長装置において、上記サセプタは、トレイを個別に載置する複数の円柱型の凸状部位を有することを特徴としている。
また、上記（１）において、（２）上記サセプタにおいて、複数の円柱型の凸状部位周辺に、ガスを排出する複数のガス排出孔を設けることが好ましい。
また、上記（１）または（２）の構成に加えて、上記ガス導入手段において、上記サセプタの複数の円柱型の凸状部位の上面に略対向する部位にのみ、ガス導入孔を設けることが好ましい。
また、（１）〜（３）の何れかの構成において、（４）上記ガス導入手段において、上記サセプタの複数の円柱型の凸状部位の側面を流れるガスの流路の間隔を一定に保つ円筒型のガス導入ガイドを設けることが好ましい。
また、本発明に係る気相成長方法も、反応炉内にガスをシャワー状に導入する複数のガス導入孔を設けたガス導入手段と、基板を載置するトレイと、該トレイを載置し均熱化させるサセプタと、該サセプタを載置し加熱するヒータを備えた気相成長装置において、トレイを個別に載置する複数の円柱型の凸状部位を有するサセプタを用いて成膜することを特徴としていると換言することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係る気相成長装置は、半導体の製造装置として幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１  反応炉（反応室）
２  ガス供給部
３  ガス排気部
４  材料ガス源
５  パージガス源
６  バルブ
７  流量制御手段
８  真空ポンプ
９  排ガス処理装置
１０  基板
１１  トレイ
１２  サセプタ（基板保持部）
１２ａ  サセプタ凸状部位（突起部）
１３、１３´  シャワーヘッド（供給ヘッド）
１３ａ  ガス噴出しエリア
１４  ヒータ
１７  ガス排出孔（排気孔）
１８  ガス排出部
１９  ガス導入ガイド（壁部）
２０  ガス供給ライン
２１  反応炉
３０  ガス排気ライン
５０  気相成長装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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